一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)c220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，配比為：水泥∶細(xì)骨料∶粗骨料∶水∶減水劑∶消泡劑：硅粉∶粉煤灰：激發(fā)劑：膨脹劑：復(fù)合保塑劑＝488∶742∶1262∶97.6∶19.7∶1.2∶96∶120∶10∶50∶0.50。制備方法為：先將減水劑、激發(fā)劑和復(fù)合保塑劑均勻拌入水中得到混合物，按重量比在攪拌機(jī)中依次加入細(xì)骨料和混合物總量的1/3拌勻；加入粗骨料和混合物總量1/3拌勻；加入水泥、膨脹劑、硅灰和粉煤灰拌勻；加入消泡劑和剩余混合物，攪拌，出料。該混凝土能在自然狀態(tài)下顯著改進(jìn)型鋼與混凝土之間的粘結(jié)性能，有效發(fā)揮鋼與混凝土各自力學(xué)性能與相互協(xié)同工作性能，大幅度提升結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力與使用性能和耐久性，具有良好高體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)為 C220的特高強(qiáng)高性能混凝土。
【背景技術(shù)】
[0002] 1824年波特蘭水泥的發(fā)明使混凝土技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，其用量之大，適用范 圍之廣堪居世界之最。盡管混凝土是一種傳統(tǒng)的人造建筑材料，但因其具有不可取代的優(yōu) 越性(原料豐富、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)）以及混凝土材料科學(xué)與技術(shù)的不斷進(jìn)步， 混凝土已成為土木工程用材的主體，在未來(lái)的土木工程和國(guó)家建設(shè)中也將是不可缺少的主 材之一。同時(shí)，隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人口的不斷增多，地價(jià)的不斷升高，建筑所處環(huán)境 的嚴(yán)酷化，建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，建筑物越來(lái)越向空中、地下及水中延 伸，即建筑超/特高化、超/特大跨化、地下化、輕量化及重型結(jié)構(gòu)的發(fā)展，尤其是型鋼混凝土 結(jié)構(gòu)在超/特高化、超/特大跨化、地下化、海上或水下化、輕量化等新奇或巨型建筑工程領(lǐng) 域的應(yīng)用，對(duì)混凝土這種建筑材料的要求也越來(lái)越高。因此，混凝土的超/特高強(qiáng)化和超/特 耐久化的研究和實(shí)踐將成為該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。
[0003] 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱(chēng)SRC結(jié)構(gòu)）是鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)的一種主要形式，由 于其承載能力高、剛度大、延性好、抗震性能優(yōu)越、防火防腐、便于施工等一系列優(yōu)點(diǎn)，已被 越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于大跨、重型結(jié)構(gòu)，地下、水下或海上工程及地震/臺(tái)風(fēng)區(qū)的高層和超/特 高層建筑。與鋼結(jié)構(gòu)相比，SRC結(jié)構(gòu)可節(jié)省大量鋼材，增強(qiáng)截面剛度，克服鋼結(jié)構(gòu)耐火性、耐 腐蝕性和耐久性差及易屈曲失穩(wěn)等缺點(diǎn)，使鋼材的能力得以充分的發(fā)揮;與普通鋼筋混凝 土結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱(chēng)RC結(jié)構(gòu))相比，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)可減小構(gòu)件的截面尺寸，減小所占的空間， 從而增大建筑使用空間；在施工上，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的鋼骨架本身可作為混凝土掛模、滑模 的骨架，不僅大大簡(jiǎn)化了支模工程，還是承受全部施工荷載(包括掛、滑模與所澆混凝土)的 支承體系；另外，由于SRC結(jié)構(gòu)具有整體性強(qiáng)，延性性能好等優(yōu)點(diǎn)，能大大改善鋼筋混凝土受 剪破壞的脆性性質(zhì)，使結(jié)構(gòu)的抗震性能得到明顯的改善，承載能力及延性均比RC結(jié)構(gòu)有較 大的提高。因此，在日本和歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，具有良好抗震性能的SRC結(jié)構(gòu)已成為一種公認(rèn) 的新型抗震結(jié)構(gòu)體系，且與鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)并稱(chēng)為四大結(jié)構(gòu)。我國(guó)也是一 個(gè)多地震國(guó)家，絕大多數(shù)地區(qū)為地震區(qū)，部分位于高烈度及多遇地震區(qū)，在這些地區(qū)推廣 SRC結(jié)構(gòu)就具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義；另一方面，由于人口的快速增長(zhǎng)使住房需求量也在不 斷增多，而土地資源稀缺寶貴，進(jìn)而促進(jìn)了建筑向更高空間發(fā)展，故在經(jīng)濟(jì)條件以及城市規(guī) 劃允許的條件下建設(shè)超/特高層建筑也成為節(jié)約資金和節(jié)省土地的有效措施。因此，SRC結(jié) 構(gòu)在我國(guó)有非常廣闊的應(yīng)用前景，尤其是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)及超/特高強(qiáng)鋼材 和特高強(qiáng)高性能混凝土(它們是被公認(rèn)的21世紀(jì)材料)的成功研制與應(yīng)用，將極大促進(jìn)這種 結(jié)構(gòu)體系的推廣應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)步。已有研究證明，特高強(qiáng)高性能混凝土的強(qiáng)度越高，其脆性 將會(huì)增加，延性也會(huì)較差，在高應(yīng)力或復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，特高強(qiáng)高性能混凝土構(gòu)件將由脆性 控制破壞過(guò)程，工作的可靠性降低。但是，將這種新型高技術(shù)混凝土應(yīng)用在在型鋼混凝土組 合結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱(chēng)SRC結(jié)構(gòu)）中，即型鋼特高強(qiáng)高性能混凝土組合結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱(chēng)SRUSUPC結(jié)構(gòu)），可以 揚(yáng)長(zhǎng)避短，克服特高強(qiáng)高性能混凝土脆性大、延性差和型鋼耐火、耐腐蝕性能差的弱點(diǎn)，使 其優(yōu)越性能和經(jīng)濟(jì)效益得以充分發(fā)揮。
[0004] SRC結(jié)構(gòu)中，型鋼與混凝土之間良好的粘結(jié)作用是保證SRC構(gòu)件中型鋼與混凝土協(xié) 調(diào)工作的基礎(chǔ)，型鋼、鋼筋和混凝土三種材料元件協(xié)同工作，以抵抗各種作用效應(yīng)，才能夠 充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)。但SRC結(jié)構(gòu)與RC結(jié)構(gòu)的顯著區(qū)別之一在于型鋼與混凝土之間的粘結(jié)力遠(yuǎn) 遠(yuǎn)小于鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力，型鋼與普通混凝土的粘結(jié)力大約只相當(dāng)于光面鋼筋粘 結(jié)力的45 %。國(guó)內(nèi)外諸多試驗(yàn)研究結(jié)果表明，型鋼與混凝土之間存在著粘結(jié)滑移現(xiàn)象，且對(duì) SRC構(gòu)件的受力性能乃至承載能力有顯著影響。因此，如何保證型鋼與混凝土有效地協(xié)同工 作成為SRC結(jié)構(gòu)研究的重點(diǎn)之一。目前，工程設(shè)計(jì)中對(duì)型鋼與混凝土之間粘結(jié)滑移問(wèn)題的處 理方法一般有兩種:其一是通過(guò)計(jì)算在構(gòu)件表面加設(shè)一定數(shù)量的剪切連接件，這樣勢(shì)必造 成施工中的不便并提高造價(jià)，且易造成混凝土內(nèi)部先天性微裂縫等缺陷；其二是不設(shè)置或 僅設(shè)置少量剪切連接件，在承載能力計(jì)算中考慮粘結(jié)滑移的影響，相應(yīng)降低構(gòu)件的承載能 力，這樣必然存在不經(jīng)濟(jì)的因素。另一方面，在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍存在著重強(qiáng)度而輕耐久 性的現(xiàn)象，國(guó)內(nèi)外已出現(xiàn)過(guò)諸多混凝土結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中的安全性和耐久性方面的問(wèn)題。 一些混凝土結(jié)構(gòu)工程在使用不足設(shè)計(jì)年限一半即由于堿骨料反應(yīng)、氯離子侵蝕等原因而完 全喪失使用功能乃至承載能力，個(gè)別工程甚至出現(xiàn)局部坍塌或整體倒塌，造成人員傷亡或 建筑設(shè)施破壞。因此，SRUSUPC結(jié)構(gòu)中，提高型鋼與特高強(qiáng)高性能混凝土之間的自然粘結(jié)性 能，在型鋼表面不設(shè)置或僅按構(gòu)造要求設(shè)置少量剪切連接件就可保證型鋼與特高強(qiáng)高性能 混凝土有效地協(xié)同工作的研究具有重大意義；同時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)工程的耐久性也日益引起 人們的密切關(guān)注和高度重視，并成為筮待解決的問(wèn)題。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的混凝土的強(qiáng)度等級(jí)有C30、C35、C40、C45、C50 及C55的低強(qiáng)度高性能混凝土，060丄70丄80丄90及(：100的高強(qiáng)高性能混凝土和(：110、(：120、 C130、C140及C150的超高強(qiáng)高性能混凝土，還有后續(xù)(：160、(：170、(：180、(：190及0200的超/特 高強(qiáng)高性能混凝土的制備技術(shù)，上述各強(qiáng)度等級(jí)混凝土顯著提高了型鋼與(超)高強(qiáng)混凝土 之間的粘結(jié)性能，并提尚了結(jié)構(gòu)的耐久性;但是，還存在不能由此延伸到更尚強(qiáng)度的特尚強(qiáng) 高性能混凝土，且將其用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)時(shí)不能解決型鋼與特高強(qiáng)高性能混凝土之 間的自然粘結(jié)性能差的問(wèn)題，故不能滿(mǎn)足土木工程建筑向空中、地下及水中延伸，即建筑 超/特高化，超/特大跨化，地下化，海上或水下化，超耐久化和重型、巨型及新奇結(jié)構(gòu)工程等 應(yīng)用和發(fā)展這一趨勢(shì)的要求。另外，現(xiàn)有技術(shù)中也存在部分將混凝土超/特高強(qiáng)化、超/特耐 久化的制備技術(shù)，但是它們均未涉及或未解決用于SRC結(jié)構(gòu)時(shí)型鋼與特高強(qiáng)高性能混凝土 之間的自然粘結(jié)性能差的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)為C220的特高強(qiáng)高 性能混凝土。該混凝土應(yīng)用在型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中，能在自然狀態(tài)(亦即型鋼表面不設(shè)置 或僅按構(gòu)造要求設(shè)置少量剪切連接件）下顯著改進(jìn)型鋼與混凝土之間的粘結(jié)性能，有效發(fā) 揮鋼與混凝土兩種材料各自的力學(xué)性能與相互協(xié)同工作性能，從而大幅度提升結(jié)構(gòu)構(gòu)件的 承載能力與使用性能；另外，該混凝土能提高結(jié)構(gòu)的耐久性，并具有良好的工作性能、高體 積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，該混凝土的配合比為（單 位:kg/m3):
[0009] 水泥:細(xì)骨料:粗骨料:水:減水劑:消泡劑:硅粉:粉煤灰:激發(fā)劑:膨脹劑:復(fù)合保 塑劑= 488:742:1262:97 · 6:19 · 7:1 · 2:96:120:10:50:0 · 50。
[0010]所述的水泥選擇質(zhì)量穩(wěn)定、性能較好、強(qiáng)度較高的P · 162.5R硅酸鹽水泥，使用前 需與聚羧酸系混凝土高性能減水劑進(jìn)行兩者之間的適應(yīng)性試驗(yàn)，試驗(yàn)方法采用現(xiàn)行建材行 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水泥與減水劑相容性試驗(yàn)方法》JC/T 1083-2008中的方法，并選擇與聚羧酸系混凝 土高性能減水劑相容性好的水泥品種。所選水泥性能指標(biāo)(包括細(xì)度、SO 3含量、MgO含量、初 凝時(shí)間、終凝時(shí)間、3天強(qiáng)度、28天強(qiáng)度)應(yīng)不低于國(guó)家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并選用堿含量 少、水化熱低、需水性也低的水泥品種。
[0011] 所述的細(xì)骨料采用質(zhì)量比為8:2的顆粒圓滑、質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的中偏粗河砂和 質(zhì)地精純、級(jí)配良好的石英砂。其中，砂的品質(zhì)應(yīng)不低于現(xiàn)行建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用 砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JC/T 52-2006及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用砂》GB/T 14684 - 2011中規(guī) 定的優(yōu)質(zhì)砂標(biāo)準(zhǔn)。其細(xì)度模數(shù)為2.8~3.2之間，含泥量和泥塊含量應(yīng)不大于0.3% (以質(zhì)量 計(jì)），氯離子含量應(yīng)不大于0.02% (以干砂的質(zhì)量計(jì)），S03含量應(yīng)不大于0.5%。石英砂中二 氧化硅含量應(yīng)不小于99%，三氧化二鐵含量應(yīng)不大于0.005 %，鉻、鈦等金屬雜質(zhì)含量應(yīng)不 大于0.01%。
[0012] 所述粗骨料采用質(zhì)量致密堅(jiān)硬、強(qiáng)度高、表面粗糙、粒形為近似球形、針片狀含量 小、級(jí)配良好的以玄武巖、花崗巖為主要成分的人工碎石，按照連續(xù)粒級(jí)碎石Φ5~Φ 10投 料;碎石的品質(zhì)應(yīng)不低于現(xiàn)行建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JC/ T 52-2006以及《建筑用卵石、碎石》GB/T 14685-2011等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。粗骨料其母 體巖石的立方體抗壓強(qiáng)度應(yīng)不低于270MPa，最大粒徑應(yīng)控制在IOmm;以質(zhì)量比計(jì)，其SO 3含 量應(yīng)不大于0.5%，含泥量應(yīng)不大于0.2 %，泥塊含量應(yīng)不大于0.1 %，針、片狀顆粒含量應(yīng)不 大于0.5%，且不得混入風(fēng)化顆粒。進(jìn)行該混凝土配制時(shí)，采用連續(xù)粒級(jí)碎石Φ5~Φ 10投 料。
[0013] 經(jīng)過(guò)大量嘗試性對(duì)比試驗(yàn)及與水泥相容性試驗(yàn)，該發(fā)明所選用的高效減水劑為聚 羧酸系混凝土高性能減水劑，其品質(zhì)應(yīng)不低于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》 GB50119-2013和《混凝土外加劑》GB 8076-2008等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，所選用高效減水劑 的減水率應(yīng)大于30%。所選用高效減水劑的最大飽和摻量不小于全部膠凝材料總量的 2.5%，采用同摻法，且使用前需與所選擇的水泥品種進(jìn)行相容性試驗(yàn)。
[0014] 所述消泡劑選擇AGITAN0P803粉末消泡劑。
[00?5]所述的娃粉采用質(zhì)量比為3: 2的30nm納米娃粉和亞微娃粉，其品質(zhì)應(yīng)不低于國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn)《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》GB/T 18736 - 2002等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，同時(shí)， 30nm納米硅粉和(亞)微硅粉的含水率均應(yīng)不大于1%，燒失量均應(yīng)不大于3%，氯離子含量 均應(yīng)不大于0.01 %，火山灰活性指數(shù)均應(yīng)大于95 %。其中，30nm納米硅粉的比表面積應(yīng)不小 于40000m2/kg，娃含量應(yīng)不小于99.9 % ;(亞)微米娃粉的比表面積應(yīng)不小于25000m2/kg，二 氧化娃含量應(yīng)不小于95%。
[0016] 所述的粉煤灰采用燃煤工藝先進(jìn)的電廠生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)I級(jí)特細(xì)粉煤灰。其品質(zhì)應(yīng)不 低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596 - 2005等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求， 且其細(xì)度(〇.〇45mm方孔篩篩余，％ )應(yīng)不大于10%，燒失量應(yīng)不大于3%，S03含量應(yīng)不大于 2%，含水量應(yīng)不大于1%，需水量比應(yīng)不大于95%，比表面積應(yīng)大于700m 2/kg。
[0017] 所述的激發(fā)劑是由發(fā)明人所在研究團(tuán)隊(duì)自主研制的高效粉煤灰激發(fā)劑(FAEA)，是 在經(jīng)過(guò)對(duì)摻有納米硅粉和亞微硅粉的超細(xì)磨粉煤灰水化反應(yīng)的活性進(jìn)行進(jìn)一步激發(fā)，其按 照下述質(zhì)量百分比計(jì)的原料復(fù)合配制而成：
[0018] 無(wú)機(jī)材料65 %~73 %的水玻璃(利用固體片狀NaOH和市售硅酸鈉水玻璃按比例調(diào) 制成模數(shù)約為I. 〇的水玻璃）、23 %~30 %普通二水石膏(CaS〇4 · 2H20)和有機(jī)材料3 %~5 % 三乙醇胺(TEA)復(fù)合配制而成。
[0019] 制備方法如下：首先將固體片狀NaOH溶于水中制成一定濃度的堿性溶液，然后和 已知模數(shù)的娃酸鈉水玻璃(市售水玻璃的模數(shù)一般2.4~3.3之間）調(diào)制成模數(shù)為1.0的試驗(yàn) 需要的水玻璃，最后再與普通二水石膏和TEA復(fù)合配制成為所需的復(fù)合激發(fā)劑(FAEA)。
[0020] 經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，該激發(fā)劑與早強(qiáng)硅酸鹽水泥、聚羧酸系混凝土高性能減水劑具有良 好的相容性。
[0021] 所述膨脹劑選用適用于特高強(qiáng)高性能混凝土的硫鋁酸鈣類(lèi)高效膨脹劑，其品質(zhì)應(yīng) 不低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土膨脹劑》GB23439-2009等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，且其細(xì)度(0.08mm 方孔篩篩余，％ )應(yīng)不大于10%，比表面積應(yīng)大于300m2/kg，限制膨脹率(水中7天)應(yīng)不小于 0.05%，28d抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于50MPa，MgO含量應(yīng)不大于3%，堿含量應(yīng)不大于0.5%。
[0022] 所述保塑劑選用適用于特高強(qiáng)高性能混凝土的復(fù)合高效保塑劑，該保塑劑包括下 述質(zhì)量比的原料：
[0023] 混凝土保塑劑5%~15% ;羥基羥酸鹽類(lèi)緩凝劑45%~55% ;高分子減縮劑35%~ 40%；
[0024] 所述混凝土保塑劑為與聚羥酸系高效減水劑具有較好相容性的性質(zhì)穩(wěn)定的市面 銷(xiāo)售的保塑劑；
[0025] 所述羥基羥酸鹽類(lèi)緩凝劑為葡萄糖酸鈉、酒石酸鉀鈉、檸檬酸鈉、水楊酸鈉中的一 種；
[0026] 所述高分子減縮劑為含聚氧化烯鏈的梳形聚合物、含聚醚和脂肪族類(lèi)有機(jī)物的聚 合物、含甲醚基聚合物/甲醚基聚合物的共聚物中的一種；
[0027] 所述含聚氧化烯鏈的梳形聚合物為江蘇蘇博特新材料股份有限公司研制開(kāi)發(fā)的 JM-SRA系列混凝土減縮劑，其主要成分為烷基聚氧乙烯醚；
[0028]所述含聚醚和脂肪族類(lèi)有機(jī)物的聚合物為冶金部建筑研究總院研制的JSJ型減縮 劑，其主要成分是聚醚和脂肪族類(lèi)有機(jī)物；
[0029]所述含甲醚基聚合物/甲醚基聚合物的共聚物為浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院研制 ZZD-A型減縮劑，其主要成分是甲醚基聚合物與甲醚基聚合物。
[0030] 經(jīng)過(guò)大量嘗試性對(duì)比試驗(yàn)及與水泥相容性試驗(yàn)，該保塑劑與硅酸鹽水泥和本發(fā)明 所用的高性能減水劑具有良好的相容性。其品質(zhì)應(yīng)不低于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑應(yīng) 用技術(shù)規(guī)范》GB50119-2013等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
[0031] 所述的拌合水選用自來(lái)水，其品質(zhì)應(yīng)不低于國(guó)家建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》 JGJ63-2006等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，并要求所選用自來(lái)水的堿含量不大于1000mg/L。
[0032]本發(fā)明還給出了用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土的制備方法，該 方法采用改進(jìn)的水泥裹砂石法混凝土攪拌工藝，具體工藝步驟如下：
[0033] 1)先將減水劑19.7kg/m3、激發(fā)劑lOkg/m3和復(fù)合保塑劑0.50kg/m 3均勻拌入稱(chēng)量好 的水97.6kg/m3中，得到混合物；
[0034] 2)然后按照重量配比在強(qiáng)制式攪拌機(jī)中加入593.6kg/m3的河砂、148.4kg/m 3的石 英砂和步驟1)混合物總量的1/3，均勻攪拌1~2min;
[0035] 3)再加入1262kg/m3的Φ5~Φ10連續(xù)粒級(jí)碎石粗骨料和步驟1)混合物總量的1/ 3,均勾攪拌2~4min;
[0036] 4)接著加入全部膠結(jié)材料:488kg/m3的水泥、50kg/m3的膨脹劑、57.6kg/m 3的納米 硅粉、38.4kg/m3的亞微硅粉和120kg/m3的粉煤灰，均勻攪拌3~4min;
[0037] 5)最后加入1.2kg/m3的消泡劑和剩余步驟1)混合物，均勾攪拌2~3min，停留3分 鐘后再攪拌2~3min至均勻，出料，即得C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土拌合物。
[0038]所述制備的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)為C220的混凝土拌合物，其養(yǎng)護(hù)方 法采用加熱養(yǎng)護(hù)中的蒸汽養(yǎng)護(hù)，其養(yǎng)護(hù)流程為:靜停(4~6小時(shí))-升溫加熱(升溫速度為每 小時(shí)10°C)-恒溫加熱（相對(duì)濕度大于95%，80°C~90°C，48~72小時(shí))-降溫加熱（降溫速 度為每小時(shí)l〇°C)4標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至28天。
[0039]本發(fā)明的有益效果是：
[0040] 1.本發(fā)明生產(chǎn)的混凝土是一種適用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)為C220的特 高強(qiáng)高性能混凝土。該混凝土在能確保其所應(yīng)具備的力學(xué)性能（即C220強(qiáng)度等級(jí)、塑性等） 以及具有高耐久性、高工作性、高體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，顯著地改進(jìn)該混凝土與型 鋼之間的自然粘結(jié)性能，使其應(yīng)用在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中無(wú)需（或僅需按構(gòu)造要求少許 地)在型鋼表面加設(shè)剪切連接件，即可保證型鋼與該混凝土的有效協(xié)同工作，從而減少了施 工工序，節(jié)約了鋼材，提高了施工效率，并避免了在型鋼表面大量設(shè)置剪切連接件且易造成 該混凝土內(nèi)部先天性微裂縫等缺陷，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和施工質(zhì)量改進(jìn)效果，其力學(xué)性 能對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。
[0041] 2.本發(fā)明中使用的高效減水劑選擇聚羧酸系混凝土高性能減水劑(減水率應(yīng)大于 30%)，相比其它類(lèi)型的減水劑，與早強(qiáng)硅酸鹽水泥的相容性良好，其不含Na2SO4,可進(jìn)一步 提尚該混凝土的耐久性。
[0042] 3.本發(fā)明中使用的消泡劑選擇粉末消泡劑，型號(hào)為AG ITAN0P80 3，可對(duì)混凝土攪拌 過(guò)程中形成且振搗密實(shí)后仍殘留在混凝土內(nèi)的大量微泡進(jìn)行脫泡，使其密實(shí)度有效提高， 增強(qiáng)了混凝土的耐久性和剪切穩(wěn)定性。
[0043] 4.本發(fā)明中使用的復(fù)合激發(fā)劑選擇自主研制的堿性復(fù)合激發(fā)劑(FAEA)，能促使鈣 礬石的生成，使摻有粉煤灰和硅灰的混凝土具有一定的微膨脹性，改善混凝土的收縮性能。 通過(guò)復(fù)合激發(fā)劑將粉煤灰表面玻璃體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)解聚，從而激發(fā)粉煤灰的潛在活性，可以增 強(qiáng)粉煤灰水合過(guò)程中以鋁硅酸鹽為主要水化組分的三維空間結(jié)構(gòu)玻璃體的腐蝕作用，提高 正向水合反應(yīng)的動(dòng)力，生成更多的C-S-H凝膠、水化鋁酸鈣及水化硅酸鈣等晶體，促進(jìn)粉煤 灰參與早期水化進(jìn)程，充分利用粉煤灰活性微骨料及滾珠效應(yīng)和硅灰填充顆粒之間的縫 隙，改善膠結(jié)材料的性能以及減少用水量，且二次水化產(chǎn)物填充混凝土內(nèi)部空隙，對(duì)所配制 混凝土的早期強(qiáng)度、后期強(qiáng)度和耐腐蝕能力有顯著的提高；另一方面，復(fù)合激發(fā)劑的作用促 進(jìn)了硅灰-粉煤灰基礦物聚合物的形成，在提高混凝土耐久性的同時(shí)也顯著改善了型鋼與 特尚強(qiáng)尚性能混凝土之間的粘結(jié)性能。
[0044] 5.本發(fā)明生產(chǎn)的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)為C220的高性能混凝土是通 過(guò)加入活性礦物摻料(特細(xì)粉煤灰、納米硅粉和亞微硅粉），采用等量取代法代替部分水泥， 利用活性礦物摻合料的火山灰反應(yīng)、增強(qiáng)效應(yīng)、填充效應(yīng)、耐久性改善效應(yīng)及混凝土水化熱 的溫峰消減效應(yīng)，并充分利用活性礦物摻合料復(fù)合摻入及活性礦物摻合料與高效減水劑的 復(fù)合摻合料所產(chǎn)生的超疊加效應(yīng)，根據(jù)它們與水泥顆粒、粗細(xì)骨料粒徑不在同一級(jí)的特點(diǎn) 優(yōu)化混凝土材料中膠凝材料部分的顆粒級(jí)配，粉煤灰和硅灰能夠填充水泥顆粒間的孔隙， 不僅使混凝土中集料與水泥石之間的界面結(jié)構(gòu)以及水泥石的孔結(jié)構(gòu)均得到了大幅改善，提 高了水泥石的致密度、抗?jié)B性，同時(shí)典型的致密結(jié)構(gòu)能擴(kuò)展到骨料表面，從而使混凝土更加 密實(shí)堅(jiān)硬，混凝土的力學(xué)性能(尤其是與型鋼之間的粘結(jié)性能）、耐久性能和工作性能均有 很大的提尚。
[0045] 6.本發(fā)明中使用的納米硅粉，是一種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染、高純度、無(wú)雜質(zhì)的納米材 料。納米硅粉的顆粒尺寸小，比表面積大，可以充分發(fā)揮其微填充效應(yīng);納米硅粉表面存在 大量不飽和殘鍵及不同鍵合狀態(tài)的氫基，或?yàn)橐蛉毖醵x穩(wěn)定狀態(tài)的硅氧結(jié)構(gòu)，能消耗 和細(xì)化Ca(OH) 2晶體，促進(jìn)水化速度和水化程度，使形成的水化硅酸鈣凝膠更加致密;相比 于(亞)微硅粉，具有更高的活性(特別是誘增活性)和自由能態(tài)，對(duì)混凝土微觀結(jié)構(gòu)的改善 和力學(xué)性能的提高（即C220強(qiáng)度等級(jí)、塑性等)均有不小的促進(jìn)作用，同時(shí)對(duì)提高型鋼與特 高強(qiáng)高性能混凝土之間的粘結(jié)性能也產(chǎn)生了顯著效果。
[0046] 7.本發(fā)明摻加適量的粉煤灰可以改善混凝土拌和料的流動(dòng)性、粘聚性和保水性， 但粉煤灰代替部分水泥會(huì)在一定程度上降低混凝土的早期強(qiáng)度，而摻入適量的硅灰，可顯 著提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性，且可以與水泥水化產(chǎn)物Ca(0H)2發(fā)生二次水化反應(yīng)，形成膠 凝產(chǎn)物，填充水泥石結(jié)構(gòu)，改善漿體的微觀結(jié)構(gòu)，提高硬化體的力學(xué)性能和耐久性。粉煤灰 和硅灰的共同使用則可以提高混凝土基體密實(shí)度，從而提高型鋼與混凝土之間的粘結(jié)性 能。
[0047] 8.本發(fā)明中使用的膨脹劑，是一種硫鋁酸鈣類(lèi)混凝土高效膨脹劑。硫鋁酸鈣類(lèi)混 凝土高效膨脹劑與水化合生成鈣礬石膨脹水化物晶體(C3A · 3CaS〇4 · 32H20)，能防止或減 少混凝土水化、硬化中化學(xué)反應(yīng)、物理反應(yīng)和熱力學(xué)反應(yīng)所引起的體積收縮開(kāi)裂進(jìn)行補(bǔ)償， 并能填充、堵塞各種毛細(xì)孔縫使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密，不僅大大提高了混凝土的抗裂 防滲性能和體積穩(wěn)定性，并可使混凝土的密實(shí)性和強(qiáng)度得到進(jìn)一步的提高。
[0048] 9.本發(fā)明中使用的保塑劑，是一種由混凝土高效保塑劑、無(wú)機(jī)酸鹽類(lèi)緩凝劑、高分 子減縮劑復(fù)合配制而成的復(fù)合高效保塑劑。該高效保塑劑在適量摻加時(shí)能有效減緩水泥顆 粒的水化，故具有高坍落度保持能力，而且使特高強(qiáng)高性能混凝土的早期收縮率有所降低， 有助于提高混凝土的抗裂性，從而增強(qiáng)了混凝土的耐久性;在與高性能減水劑的共同作用 下，不僅能夠改善混凝土的早期強(qiáng)度較低的缺點(diǎn)，還能顯著提高型鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的 力學(xué)性能(塑性、抗壓強(qiáng)度、型鋼與混凝土之間的粘結(jié)性能等）。
[0049] 10.本發(fā)明中使用的石英砂是一種堅(jiān)硬、耐磨、化學(xué)性能穩(wěn)定的硅酸鹽礦物。其主 要礦物成分是二氧化硅，具有一定的抗酸性介質(zhì)侵蝕能力，并可以彌補(bǔ)河砂是惰性材料的 缺點(diǎn)參與水化反應(yīng)并降低水化熱，提高了混凝土的耐久性和強(qiáng)度。
[0050] 11.本發(fā)明生產(chǎn)的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)為C220的特高強(qiáng)高性能混凝 土是在普通混凝土生產(chǎn)工藝條件下，并采用盡量減少水泥顆粒、外加劑顆粒及超細(xì)活性礦 物顆粒在混凝土攪拌時(shí)到處飛揚(yáng)的水泥裹砂石攪拌工藝的投料方法實(shí)現(xiàn)的，制備工藝簡(jiǎn)單 并易于實(shí)現(xiàn)，適合于工程化和產(chǎn)業(yè)化，便于大規(guī)模推廣應(yīng)用，具有較好的社會(huì)效益。
[0051] 12.本發(fā)明生產(chǎn)的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)為C220的特高強(qiáng)高性能混凝 土的原材料中含有大量的粉煤灰、硅粉，它們是工業(yè)廢料和廢棄物，其消納可對(duì)環(huán)境保護(hù)做 出巨大貢獻(xiàn)，符合可持續(xù)發(fā)展的要求，是一種綠色混凝土，一種環(huán)境友好材料。
[0052] 13.本發(fā)明選用的原材料(包括工業(yè)廢料)為大量、規(guī)?；a(chǎn)的市場(chǎng)流通、買(mǎi)售產(chǎn) 品，原材料易得。
[0053] 14.本發(fā)明中所采用的蒸汽加熱養(yǎng)護(hù)可以加速水泥及活性礦物摻合料水化反應(yīng)的 進(jìn)程和火山灰效應(yīng)的發(fā)揮，能改善混凝土微觀結(jié)構(gòu)，提高了其界面粘結(jié)力和強(qiáng)度。另外，混 凝土或混凝土構(gòu)件的蒸汽加熱養(yǎng)護(hù)技術(shù)業(yè)已成熟，且易掌握，為該發(fā)明的推廣應(yīng)用奠定了 基礎(chǔ)。
[0054] 15.本發(fā)明生產(chǎn)的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)為C220的特高強(qiáng)高性能混凝 土是通過(guò)加入超細(xì)活性礦物慘料(超細(xì)粉煤灰和超細(xì)磨硅粉），采用等量取代法代替部分水 泥，利用活性礦物摻合料的火山灰反應(yīng)、增強(qiáng)效應(yīng)、填充效應(yīng)、耐久性改善效應(yīng)及特高強(qiáng)高 性能混凝土水化熱的溫峰消減效應(yīng)，并充分利用活性礦物摻合料復(fù)合摻入及活性礦物摻合 料與高效減水劑的復(fù)合摻合料所產(chǎn)生的超疊加效應(yīng)，根據(jù)它們與水泥顆粒、粗細(xì)骨料粒徑 不在同一級(jí)的特點(diǎn)優(yōu)化特高強(qiáng)高性能混凝土材料中膠凝材料部分的顆粒級(jí)配，在此配比 中，骨料占比約75%，適當(dāng)減小了砂率，即提高了碎石占比；不僅使特高強(qiáng)高性能混凝土中 集料與水泥石之間的界面結(jié)構(gòu)以及水泥石的孔結(jié)構(gòu)均得到了大幅改善，提高了水泥石的致 密度、抗?jié)B性，同時(shí)典型的致密結(jié)構(gòu)能擴(kuò)展到骨料表面，從而使特高強(qiáng)高性能混凝土更加密 實(shí)堅(jiān)硬，特高強(qiáng)高性能混凝土的力學(xué)性能(尤其是與型鋼之間的粘結(jié)性能）、耐久性能和工 作性能均有很大的提尚。
[0055]本發(fā)明是以在自然狀態(tài)(亦即型鋼表面不設(shè)置或僅按構(gòu)造要求設(shè)置少量剪切連接 件）下顯著改進(jìn)型鋼與混凝土之間的粘結(jié)性能，有效發(fā)揮鋼與混凝土兩種材料各自的力學(xué) 與協(xié)同工作性能，從而大幅度提升結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力與性能，并提高結(jié)構(gòu)的耐久性為宗 旨，來(lái)研究用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)為C220的特高強(qiáng)高性能混凝土的制備技術(shù)。 目前，國(guó)內(nèi)外制作特高強(qiáng)高性能混凝土所用的硅酸鹽水泥的質(zhì)量和強(qiáng)度越來(lái)越高，所用活 性礦物摻合料(硅粉、粉煤灰等)的加工技術(shù)與質(zhì)量不斷改進(jìn)，加之高性能減水劑、高效膨脹 劑、高效保塑劑等混凝土外加劑的研究與應(yīng)用均已取得了較大的進(jìn)展，且消泡劑和激發(fā)劑 在混凝土中的研究與應(yīng)用也正逐步發(fā)展，從而為上述研究宗旨的實(shí)現(xiàn)鑒定了基礎(chǔ)。同時(shí)，特 高強(qiáng)高性能混凝土的配制要求的水泥用量相對(duì)較少，而生產(chǎn)水泥意味著二氧化碳的大量排 放，故在一定程度上減輕了對(duì)地球造成的溫室效應(yīng);它要求有足夠數(shù)量并占膠結(jié)材料比重 較大的粉煤灰、硅粉等優(yōu)質(zhì)的活性礦物摻料，意味著工業(yè)廢料的合理處置利用，將有利于形 成良好的生產(chǎn)循環(huán)和環(huán)境保護(hù)，而這些優(yōu)質(zhì)的活性礦物摻料正是改善混凝土材料自身性能 所需要的?？傊?，應(yīng)用特高強(qiáng)高性能混凝土可以節(jié)約水泥、將工業(yè)廢料變廢為寶、延長(zhǎng)結(jié)構(gòu) 工程使用年限，并最終保護(hù)生態(tài)環(huán)境和自然資源。綜上所述，用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的特 高強(qiáng)高性能混凝土的研究與開(kāi)發(fā)將為更好地使用混凝土走出了一條可持續(xù)發(fā)展的道路，它 將提升結(jié)構(gòu)工程的綜合能力與性能，促進(jìn)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)在我國(guó)，尤其高烈度及多遇地 震地區(qū)的高層、超/特高層建筑，海上平臺(tái)或水下結(jié)構(gòu)，地下建筑，超/特大跨、超/特重型結(jié) 構(gòu)中推廣應(yīng)用，改善基礎(chǔ)設(shè)施和人居環(huán)境中建筑結(jié)構(gòu)的科技含量，并發(fā)揮它具有較大的承 載能力和剛度、良好的抗震性能、施工進(jìn)度快、耐久和耐火性好及顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益等 獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。因此，型鋼特高強(qiáng)高性能混凝土組合結(jié)構(gòu)具有很高的工程應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市 場(chǎng)前景。
【具體實(shí)施方式】
[0056]本發(fā)明研制的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)為C220的特高強(qiáng)高性能混凝土， 除了與普通混凝土采用類(lèi)似的材料一水泥、砂、碎石、水外，還加入了其不可缺少的組分:混 凝土高性能減水劑、混凝土高效膨脹劑和活性礦物摻合料(硅粉、粉煤灰），另外還摻入了粉 末消泡劑，激發(fā)劑和復(fù)合高效保塑劑。特高強(qiáng)高性能混凝土與普通混凝土不同，其強(qiáng)度和性 能均較普通和高強(qiáng)混凝土有大幅度的提高。特高強(qiáng)高性能混凝土的水灰比一般都小于 0.22，其水膠比小于0.15，而普通和高強(qiáng)混凝土的水灰比一般在0.30以上，特高強(qiáng)高性能混 凝土的粗骨料最大粒徑亦小于普通和高強(qiáng)混凝土的。上述各項(xiàng)差異導(dǎo)致了特高強(qiáng)高性能混 凝土與普通和高強(qiáng)混凝土在性能上有著很大的差別，通過(guò)加入超細(xì)活性礦物慘料，利用超 細(xì)活性礦物摻料的火山灰反應(yīng)、（微)填充效應(yīng)及增塑效應(yīng)，優(yōu)化特高強(qiáng)高性能混凝土材料 中膠凝材料部分的顆粒級(jí)配，不僅使特高強(qiáng)高性能混凝土中集料與水泥石之間的界面結(jié)構(gòu) 以及水泥石的孔結(jié)構(gòu)均得到了大幅改善，提高了水泥石的致密度、抗?jié)B性，同時(shí)典型的致密 結(jié)構(gòu)能擴(kuò)展到骨料表面，從而使特高強(qiáng)高性能混凝土更加密實(shí)堅(jiān)硬，特高強(qiáng)高性能混凝土 的力學(xué)性能(尤其是與型鋼之間的粘結(jié)性能）和耐久性能均有很大的提高。同時(shí)，通過(guò)粉末 消泡劑的摻入，可減少在混凝土攪拌過(guò)程中形成且振搗密實(shí)后仍殘留在混凝土內(nèi)水泥漿體 中或水泥漿體與骨料之間的界面過(guò)度區(qū)的大量氣泡進(jìn)行脫泡，使其密實(shí)度有效提高，對(duì)特 尚強(qiáng)尚性能混凝土的力學(xué)性能(包括與型鋼之間的粘結(jié)性能）和耐久性能的提尚均做出了 不小的貢獻(xiàn)。另外，通過(guò)激發(fā)劑的摻加，可使混凝土具有一定的微膨脹性，改善混凝土的收 縮性能;可以增強(qiáng)粉煤灰水和過(guò)程中以鋁硅酸鹽為主要水化組分的玻璃體的腐蝕作用，增 大粉煤灰的活性，提高正向水合反應(yīng)的動(dòng)力，生成更多的C-S-H凝膠、水化鋁酸鈣及水化硅 酸鈣等晶體，對(duì)所配制混凝土的強(qiáng)度和耐腐蝕能力有顯著的提高。而混凝土高效膨脹劑的 摻加，可對(duì)混凝土硬化反應(yīng)所產(chǎn)生的體積收縮開(kāi)裂進(jìn)行補(bǔ)償，可以填充、堵塞混凝土中的各 種毛細(xì)孔縫，提高混凝土的抗裂防滲性能、密實(shí)性、強(qiáng)度和體積穩(wěn)定性。對(duì)于高性能減水劑 和復(fù)合高效保塑劑的摻加，減少了水泥用水量，對(duì)水泥顆粒有一定的分散和潤(rùn)濕作用，使混 凝土的早期收縮率有所降低，有效的減少了混凝土早期裂縫的開(kāi)展，不僅能夠改善混凝土 的早期強(qiáng)度較低的缺點(diǎn)，還能顯著提高型鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的耐久性和力學(xué)性能(塑性、 抗壓強(qiáng)度、型鋼與混凝土之間的粘結(jié)性能等）。
[0057]和光圓鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)相似，型鋼與混凝土之間的粘結(jié)力也主要由化學(xué) 膠結(jié)力、摩擦阻力和機(jī)械咬合力三部分組成。型鋼與混凝土之間的粘結(jié)力的每一組成部分 都與混凝土的性能密切相關(guān)。
[0058]化學(xué)膠結(jié)力是混凝土中的水泥凝膠體在型鋼表面產(chǎn)生的化學(xué)粘著力或吸附力，其 (抗剪)極限值取決于水泥的性質(zhì)和型鋼表面的粗糙程度。澆筑混凝土?xí)r，水泥漿體在鋼材 表面產(chǎn)生表面張力，在表面張力的作用下，鋼材表面上的水泥漿體將形成自平衡;澆注混凝 土一般要進(jìn)行振搗，振搗力(擾動(dòng))能夠加強(qiáng)并加快水泥漿體向鋼材表面氧化層的滲透;在 養(yǎng)護(hù)過(guò)程中水泥漿體結(jié)晶，水泥晶體硬化形成化學(xué)膠結(jié)力?；瘜W(xué)膠結(jié)力只在型鋼混凝土構(gòu) 件的原始形成狀態(tài)下存在，一旦發(fā)生連接面上的（局部)粘結(jié)滑移，水泥晶體就會(huì)被剪斷并 擠壓破碎，化學(xué)膠結(jié)力則喪失。影響化學(xué)膠結(jié)力的主要因素有混凝土強(qiáng)度、型鋼鋼材表面粗 糙程度、試件澆筑方式與振搗程度以及后期的養(yǎng)護(hù)和混凝土的收縮情況等。
[0059] 化學(xué)膠結(jié)力喪失后，由于鋼材表面的粗糙不平以及其它原因所引起的鋼材表面狀 況變化(鋼材表面凹凸不平），使其與接觸面上的混凝土晶體顆粒咬合在一起，這樣就形成 了機(jī)械咬合力。對(duì)于工廠生產(chǎn)并經(jīng)后期處理的乳制工字鋼等型鋼，一旦粘結(jié)滑移發(fā)展加快， 型鋼與混凝土接觸面上的混凝土晶體被壓碎整合，這時(shí)機(jī)械咬合力也基本上喪失。影響機(jī) 械咬合力的主要因素為型鋼鋼材表面的粗糙程度與表面狀況(銹蝕程度等）、混凝土骨料級(jí) 配、混凝土強(qiáng)度以及型鋼混凝土構(gòu)件的受力方式等。
[0060] 型鋼周?chē)炷翆?duì)型鋼的摩阻力亦是在型鋼與混凝土之間的粘著力破壞后形成， 且主要是在機(jī)械咬合力基本喪失后才發(fā)揮作用。當(dāng)化學(xué)膠結(jié)力，尤其是機(jī)械咬合力喪失后， 由于與型鋼接觸面上的混凝土晶體被剪斷、壓碎且膨脹，加之保護(hù)層和箍筋等橫向約束，將 在型鋼與混凝土的連接面上產(chǎn)生正壓力，加上連接面上摩擦系數(shù)較大，從而形成了摩擦阻 力。摩擦阻力在化學(xué)膠結(jié)力喪失以后一直都存在，是型鋼與混凝土之間后期粘結(jié)力的主要 部分。影響摩擦阻力的因素有型鋼的配鋼形式及其表面特征、型鋼與混凝土之間粘結(jié)面的 大小、構(gòu)件受力方式、混凝土骨料級(jí)配以及影響橫向約束的因素（型鋼的混凝土保護(hù)層厚 度、配箍率、混凝土收縮)等。
[0061] 本發(fā)明所要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是，在確保特高強(qiáng)高性能混凝土所應(yīng)具備的力學(xué) 性能（即強(qiáng)度和塑性）以及具有高耐久性、高工作性、高體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，顯著 地改進(jìn)混凝土與型鋼之間的（自然)粘結(jié)性能，使在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中無(wú)需（或僅需按 構(gòu)造要求少許地)在型鋼表面加設(shè)剪切連接件，即可保證型鋼與混凝土之間有可靠的粘結(jié) 和錨固，使兩者在荷載作用下能協(xié)調(diào)一致、共同工作。
[0062]本發(fā)明從原理和設(shè)計(jì)原則上，打破"飽羅米"公式的限制，通過(guò)正交試驗(yàn)法及對(duì)比 實(shí)驗(yàn)法，考慮混凝土高性能減水劑、混凝土高效膨脹劑、消泡劑、激發(fā)劑、高效保塑劑五者之 間及其與水泥的相容性，粗骨料最大粒徑、粗骨料不同粒徑之間及其與細(xì)骨料粒徑之間的 級(jí)配對(duì)混凝土強(qiáng)度及性能的影響以及活性礦物摻料的(微)填充效應(yīng)、火山灰活性等性能因 素，選用優(yōu)質(zhì)粗細(xì)骨料并控制粒徑和級(jí)配，在特高強(qiáng)高性能混凝土配制材料中摻入適量的 混凝土高性能減水劑、混凝土高效膨脹劑、混凝土復(fù)合高效保塑劑和優(yōu)質(zhì)活性礦物超細(xì)粉， 并考慮消泡劑和激發(fā)劑的加入，降低水灰比，立足于當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的易得材料，不改變常規(guī)生產(chǎn) 工藝，為盡量減少水泥顆粒、外加劑顆粒及超細(xì)活性礦物顆粒在混凝土攪拌時(shí)到處飛揚(yáng)采 用水泥裹砂石攪拌工藝的投料方法，利用活性礦物摻合料的火山灰反應(yīng)、增強(qiáng)效應(yīng)、（微)填 充效應(yīng)、耐久性改善效應(yīng)及特高強(qiáng)高性能混凝土水化熱的溫峰消減效應(yīng)，并充分利用活性 礦物摻合料復(fù)合摻入及活性礦物摻合料與混凝土高性能減水劑的復(fù)合摻合料所產(chǎn)生的超 疊加效應(yīng)、消泡劑的脫泡作用、膨脹劑的補(bǔ)償收縮和填充作用、激發(fā)劑的活性激發(fā)作用、復(fù) 合高效保塑劑的保塑減縮與緩凝作用，配制出力學(xué)性能（尤其是與型鋼之間的粘結(jié)性能） 好、工作性能優(yōu)異、耐久性能好、成本相對(duì)較低的適用于在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中可靠應(yīng)用的強(qiáng) 度等級(jí)為C220的特高強(qiáng)高性能混凝土。本發(fā)明的力學(xué)性能試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果如表4所示。
[0063] 本發(fā)明選擇原材料時(shí)，不僅要求原材料為優(yōu)質(zhì)，還要求配制特高強(qiáng)高性能混凝土 所用的原材料為當(dāng)?shù)匾椎?。另外，考慮到所配制混凝土的強(qiáng)度很高，根據(jù)最大密實(shí)度理論對(duì) 混凝土材料中粗細(xì)骨料的顆粒級(jí)配進(jìn)行優(yōu)化，使粗細(xì)顆粒互相有良好的填充，以減少骨料 的空隙率；同時(shí)，一般水泥的平均粒徑為20~30μπι，小于ΙΟμπι的顆粒并不多，而活性礦物摻 合料的顆粒粒徑遠(yuǎn)比水泥顆粒粒徑細(xì)小，超細(xì)粉煤灰的平均粒徑為3~6μπι，能填充水泥顆 粒之間的空隙，微硅粉的平均粒徑也很小，為0.10~0.26μπι，能填充水泥顆粒與超細(xì)粉煤灰 顆粒之間以及超細(xì)粉煤灰粒子之間的空隙，納米微硅粉的平均粒徑更小，為IOnm~Ο.?μπι， 能填充膠凝顆粒之間及其與界面結(jié)構(gòu)之間的微細(xì)縫隙或空隙，故此在所配制的特高強(qiáng)高性 能混凝土材料中對(duì)膠凝材料部分的顆粒級(jí)配進(jìn)行優(yōu)化也至關(guān)重要。而外部劣化因子(如硫 酸鹽等因子)對(duì)混凝土的侵蝕性很大程度上取決于混凝土的空隙構(gòu)造，而這正是造成混凝 土耐久性問(wèn)題的主要原因?；钚缘V物摻合料的摻入，降低了水泥顆粒之間和界面的空隙率， 使水泥石結(jié)構(gòu)和界面結(jié)構(gòu)更為致密，阻斷了可能形成的滲透通路，從而使所配制的特高強(qiáng) 尚性能混凝土的抗?jié)B性大幅度提尚，水及其它各種侵蝕介質(zhì)(CL、S04 2、C02等)均難以進(jìn)入 混凝土內(nèi)部，并可減少堿-硅反應(yīng)的發(fā)生幾率和次氯酸鈣的生成幾率，其強(qiáng)度和耐久性能得 到大幅度提高。即當(dāng)水泥石結(jié)構(gòu)和界面結(jié)構(gòu)中大于〇. Iym的大孔含量較低時(shí)，將有利于所配 制特高強(qiáng)高性能混凝土的各項(xiàng)性能的改善，否則，對(duì)所配制特高強(qiáng)高性能混凝土的強(qiáng)度、抗 滲性能、抗腐蝕性能和耐久性能均不利。
[0064] 以活性礦物摻合料取代部分水泥后，還可以使水泥顆?？障吨械囊徊糠炙直惶?充其內(nèi)的礦物摻合料置換出來(lái)，可使水泥凈漿的流動(dòng)度增大。但也并不是所有的礦物摻合 料都具有這種顯著的增塑效應(yīng)，主要是由于部分活性礦物摻合料的比表面積太大或者其本 身具有多孔結(jié)構(gòu)，雖然其取代水泥后能置換出水泥凈漿中的部分水分，但由于其本身吸水 或潤(rùn)濕表面需要較多自由水，導(dǎo)致水泥凈漿的流動(dòng)性并不增大。為了保證所研制特高強(qiáng)高 性能混凝土的高工作性能，本發(fā)明采用混凝土高性能減水劑和活性礦物摻合料復(fù)合摻入的 方法，在兩者的協(xié)同工作下，活性礦物摻料的微細(xì)顆粒不僅充分發(fā)揮了它們的（微)填充效 應(yīng)，并將填充于空隙之中的水分置換出來(lái)，使顆粒之間的間隔水層加厚；另外，活性礦物摻 合料的微細(xì)顆粒吸附了混凝土高性能減水劑分子，其表面形成的雙電層電位所產(chǎn)生的靜電 斥力大于粉體粒子之間的萬(wàn)有引力，促使粉體顆粒分散，并進(jìn)一步加劇水泥顆粒的分散，使 水泥凈漿的流動(dòng)性增加，從而有效地改善了混合料的流動(dòng)性；同時(shí)，超細(xì)活性礦物摻合料的 復(fù)合摻入降低了水化熱，可提高混凝土的體積穩(wěn)定性。
[0065] 用于配制特高強(qiáng)高性能混凝土的原材料中的骨料應(yīng)具有較高的固有強(qiáng)度、韌度和 穩(wěn)定性，以能夠抵御各種靜態(tài)和動(dòng)態(tài)應(yīng)力、沖擊及磨蝕作用，而不會(huì)導(dǎo)致所配制混凝土性能 的下降。由于不同骨料的表面狀態(tài)不同，導(dǎo)致水泥漿體與骨料之間的粘結(jié)強(qiáng)度也不相同，通 常情況下碎石較卵石有較高的粘結(jié)強(qiáng)度；另一方面，水泥漿體中硅灰含量比例不同時(shí)的粘 結(jié)強(qiáng)度相差亦很大，摻硅粉時(shí)，水泥漿體與骨料之間的粘結(jié)強(qiáng)度比不摻時(shí)高得多。普通混凝 土在破壞時(shí)，水泥漿體與骨料的粘結(jié)界面是薄弱的環(huán)節(jié)，裂縫是沿著水泥漿體與骨料的界 面出現(xiàn)的，骨料一般不會(huì)破壞，且外界侵蝕也往往從此界面開(kāi)始發(fā)展，而特高強(qiáng)高性能混凝 土中的水泥漿體與骨料的粘結(jié)界面不再是薄弱環(huán)節(jié)，它的破壞也不再沿著界面發(fā)生，而是 由于骨料的破壞而導(dǎo)致的，因此骨料的性能對(duì)特高強(qiáng)高性能混凝土的性能有較大的影響。 本發(fā)明的研究中選用的細(xì)骨料采用顆粒圓滑、質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好、含泥量小的中粗河砂； 粗骨料為表面粗糙、質(zhì)地優(yōu)良、級(jí)配良好的以花崗巖、玄武巖為主要成分的人工碎石，其最 大粒徑應(yīng)控制在I Omm。這樣，混凝土的均勾性又得到了進(jìn)一步的提升，從而使混凝土更加密 實(shí)，強(qiáng)度也能進(jìn)一步得到提高。
[0066]本發(fā)明在制備時(shí)采用水泥裹砂石法(又稱(chēng)改進(jìn)的SEC法)混凝土攪拌工藝，在強(qiáng)制 式攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，其投料順序?yàn)?先將聚羧酸系混凝土高性能減水劑、激發(fā)劑和復(fù)合高 效保塑劑均勻拌入稱(chēng)量好的水中，得到混合物;然后加入細(xì)骨料和拌有高性能減水劑和激 發(fā)劑混合物總量的1/3-攪拌均勻（1~2分鐘)-加入粗骨料和拌有高性能減水劑和激發(fā)劑 混合物總量的1/3-攪拌均勻（2~4分鐘)-加入全部膠結(jié)材料(水泥、膨脹劑、硅灰和粉煤 灰)-攪拌均勻(3~4分鐘)-加入消泡劑和剩余拌有高性能減水劑和激發(fā)劑混合物-均勻 攪拌(2~3分鐘)-停留3分鐘后再攪拌至均勻（2~3分鐘)-出料。這種工藝能盡量減少水 泥顆粒及超細(xì)活性礦物顆粒在混凝土攪拌時(shí)到處飛揚(yáng)，并可提高所制備混凝土的強(qiáng)度，且 所制備的混凝土不宜出現(xiàn)離析現(xiàn)象，泌水少，工作性能相對(duì)較好。
[0067]本發(fā)明在養(yǎng)護(hù)時(shí)采用加熱養(yǎng)護(hù)中的蒸汽養(yǎng)護(hù)，其養(yǎng)護(hù)流程為:靜停(4~6小時(shí))- 升溫加熱(升溫速度為每小時(shí)l〇°C)-恒溫加熱（相對(duì)濕度大于95%，80°C~90°C，48~72小 時(shí))-降溫加熱（降溫速度為每小時(shí)l〇°C)4標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至28天。該養(yǎng)護(hù)方法可以加速水泥及 活性礦物摻合料水化反應(yīng)的進(jìn)程和火山灰效應(yīng)的發(fā)揮，能改善混凝土微觀結(jié)構(gòu)，提高了其 界面粘結(jié)力和強(qiáng)度。
[0068] 實(shí)施例：
[0069]( - )原材料 [0070] 1.水泥
[0071]選擇質(zhì)量穩(wěn)定、性能較好的秦嶺牌P · 162.5R水泥，使用前與聚羧酸系混凝土高性 能減水劑進(jìn)行兩者之間的適應(yīng)性試驗(yàn)，試驗(yàn)方法采用現(xiàn)行建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水泥與減水劑相 容性試驗(yàn)方法》JC/T 1083-2008中的方法，與聚羧酸系混凝土高性能減水劑相容性良好。所 選水泥性能指標(biāo)符合《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB175-2007等國(guó)家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要 求，其堿含量少、水化熱低、需水性也低。
[0072] 2.骨料
[0073] 采用質(zhì)量比為8:2的砂和石英砂。
[0074] 砂采用顆粒圓滑、質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的中偏粗、灞河砂，砂的品質(zhì)符合現(xiàn)行建材 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JC/T 52-2006及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用砂》 GB/T14684 - 2011中規(guī)定的優(yōu)質(zhì)砂標(biāo)準(zhǔn)。其細(xì)度模數(shù)為3.0,含泥量和泥塊含量均控制在 0.3% (以質(zhì)量計(jì)）以下，氯離子含量控制在0.02% (以干砂的質(zhì)量計(jì)）以下，SO3含量應(yīng)不大 于0· 5% 〇
[0075]選擇質(zhì)地精純、級(jí)配良好的石英砂。其二氧化硅含量應(yīng)不小于99%，三氧化二鐵含 量應(yīng)不大于0.005%，鉻、鈦等金屬雜質(zhì)含量應(yīng)不大于0.01%。進(jìn)行該混凝土配制時(shí)，采用不 同粒徑規(guī)格（2_4mm、l-2mm、0 · 63-lmm、0 · 315-0 · 63mm、0 · 16-0.315mm、〈0 · 16mm)多級(jí)配投料。
[0076]所述粗骨料采用質(zhì)量致密堅(jiān)硬、強(qiáng)度高、表面粗糙、粒形為近似球形、針片狀含量 小、級(jí)配良好的以玄武巖、花崗巖為主要成分的人工碎石，按照連續(xù)粒級(jí)碎石Φ5~Φ 10投 料;碎石的品質(zhì)應(yīng)不低于現(xiàn)行建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JC/ T52-2006以及《建筑用卵石、碎石》GB/T 14685-2011等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。粗骨料其母體 巖石的立方體抗壓強(qiáng)度應(yīng)不低于270MPa，最大粒徑應(yīng)控制在IOmm;以質(zhì)量比計(jì)，其SO 3含量 應(yīng)不大于0.5 %，含泥量應(yīng)不大于0.2%，泥塊含量應(yīng)不大于0.1 %，針、片狀顆粒含量應(yīng)不大 于0.5%，且不得混入風(fēng)化顆粒。進(jìn)行該混凝土配制時(shí)，采用連續(xù)粒級(jí)碎石Φ5~Φ 10投料。 [0077] 3.粉煤灰
[0078] 采用燃煤工藝先進(jìn)的電廠生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)I級(jí)特細(xì)粉煤灰。其品質(zhì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《用于 水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596 - 2005等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，其細(xì)度(0.045mm方孔 篩篩余，％ )不大于5%，燒失量為2.2%，SO3含量為1.5%，需水量比小于95%，比表面積約 為1000m 2/kg。
[0079] 4.硅粉
[0080] 采用質(zhì)量比為3:2的30nm納米硅粉和亞微硅粉，選用的30nm納米硅粉和（亞)微硅 粉的品質(zhì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》GB/T 18736 - 2002等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 的規(guī)定要求，30nm納米硅粉和(亞)微硅粉的含水率均小于1%，燒失量均不大于3%，氯離子 含量均不大于0.01 %，火山灰活性指數(shù)均大于95%。其中，30nm納米硅粉的比表面積約為 42000m2/kg，硅含量不小于99.9% ;(亞)微米硅粉的比表面積約為27000m2/kg，二氧化硅含 量不小于99%。
[0081 ] 5.混凝土高性能減水劑
[0082]經(jīng)過(guò)大量嘗試性對(duì)比試驗(yàn)及與水泥相容性試驗(yàn)，該發(fā)明所選用的高效減水劑為聚 羧酸系混凝土高性能減水劑，其品質(zhì)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑》GB 8076-2008等相 關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，所選用高效減水劑的減水率大于30%。所選用高效減水劑的最大摻量 為全部膠凝材料總量的2.5%，采用同摻法，使用前與所選擇的水泥品種進(jìn)行相容性試驗(yàn)且 相容性良好。
[0083] 6.激發(fā)劑
[0084] 選用由發(fā)明人所在研究團(tuán)隊(duì)自主研制的高效粉煤灰激發(fā)劑(FAEA)，是在經(jīng)過(guò)對(duì)摻 有納米硅粉和亞微硅粉的超細(xì)磨粉煤灰水化反應(yīng)特點(diǎn)的研究并認(rèn)識(shí)到其活性有待進(jìn)一步 激發(fā)和利用的基礎(chǔ)上，由無(wú)機(jī)材料65 %~75 %的水玻璃(利用固體片狀NaOH和市售硅酸鈉 水玻璃按比例調(diào)制成模數(shù)約為1. 〇的水玻璃）、23 %~30 %普通二水石膏(CaS〇4 · 2H20)和有 機(jī)材料3%~5%三乙醇胺(TEA)復(fù)合配制而成。制備方法如下：首先將固體片狀NaOH溶于水 中制成一定濃度的堿性溶液，然后和已知模數(shù)的硅酸鈉水玻璃(市售水玻璃的模數(shù)一般2.4 ~3.3之間）調(diào)制成模數(shù)為1.0的試驗(yàn)需要的水玻璃，最后再與普通二水石膏和TEA復(fù)合配制 成為所需的復(fù)合激發(fā)劑(FAEA)，詳見(jiàn)表1。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，該激發(fā)劑與早強(qiáng)硅酸鹽水泥、聚羧酸 系混凝土尚性能減水劑具有良好的相容性。
[0085] 表1 FAEA激發(fā)劑的不同配比
[0087] 7.膨脹劑
[0088] 經(jīng)過(guò)大量嘗試性對(duì)比試驗(yàn)及與水泥相容性試驗(yàn)，該發(fā)明所選用的膨脹劑為適用于 特高強(qiáng)高性能混凝土的硫鋁酸鈣類(lèi)混凝土高效膨脹劑，其品質(zhì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土膨脹 劑》GB23439 -2009等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，且其細(xì)度(0.08mm方孔篩篩余，％ )不大于10%， 比表面積約為400m2/kg，限制膨脹率(水中7天)不小于0.05%，28d抗壓強(qiáng)度大于55MPa，Mg0 含量不大于2%，堿含量不大于0.3%。
[0089] 8.保塑劑
[0090] 選用適用于特高強(qiáng)高性能混凝土的復(fù)合高效保塑劑，該保塑劑包括下述質(zhì)量比的 原料：
[0091] 混凝土保塑劑5 %~15 % ;羥基羥酸鹽類(lèi)緩凝劑45 %~55 % ;高分子減縮劑35 %~ 40% 〇
[0092] 其中，混凝土保塑劑為與聚羥酸系高效減水劑具有較好相容性的性質(zhì)穩(wěn)定的市面 銷(xiāo)售的保塑劑。羥基羥酸鹽類(lèi)緩凝劑為葡萄糖酸鈉、酒石酸鉀鈉、檸檬酸鈉、水楊酸鈉中的 一種。高分子減縮劑為含聚氧化烯鏈的梳形聚合物、含聚醚和脂肪族類(lèi)有機(jī)物的聚合物、含 甲醚基聚合物/甲醚基聚合物的共聚物中的一種。
[0093] 其中，含聚氧化烯鏈的梳形聚合物為江蘇蘇博特新材料股份有限公司研制開(kāi)發(fā)的 JM - SRA系列混凝土減縮劑，其主要成分為烷基聚氧乙烯醚;含聚醚和脂肪族類(lèi)有機(jī)物的聚 合物為冶金部建筑研究總院研制的JSJ型減縮劑，其主要成分是聚醚和脂肪族類(lèi)有機(jī)物;含 甲醚基聚合物/甲醚基聚合物的共聚物為浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院研制ZZD-A型減縮劑，其 主要成分是甲醚基聚合物與甲醚基聚合物。
[0094] 經(jīng)過(guò)大量嘗試性對(duì)比試驗(yàn)及與水泥相容性試驗(yàn)，該保塑劑與硅酸鹽水泥和本發(fā)明 所用的高性能減水劑具有良好的相容性。其品質(zhì)應(yīng)不低于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑應(yīng) 用技術(shù)規(guī)范》GB50119-2013等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
[0095] 表2保塑劑的不同配比
[0097] 9.拌合水
[0098] 選用自來(lái)水為拌合水，其品質(zhì)符合國(guó)家建設(shè)部部標(biāo)準(zhǔn)《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ 63 - 2006等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，且堿含量少于800mg/L。
[0099] (二)配合比
[0100]本發(fā)明對(duì)于將會(huì)在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的強(qiáng)度等級(jí)為C220的特高強(qiáng)高性能混 凝土提供的配合比如表3所示。
[0101 ] 表3用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的特高強(qiáng)高性能混凝土配合比（單位:kg/m3)
[0103] (三)攪拌工藝
[0104] 該發(fā)明采用水泥裹砂石法混凝土攪拌工藝，具體工藝步驟如下：
[0?05]先將聚羧酸系混凝土高性能減水劑19.7kg/m3、激發(fā)劑10kg/m3和復(fù)合高效保塑劑 0.5kg/m3均勻拌入稱(chēng)量好的水97.6kg/m3中，得到混合物;然后按照重量配比在強(qiáng)制式攪拌 機(jī)中加入593.6kg/m 3的河砂、148.4kg/m3的石英砂及拌有高性能減水劑、激發(fā)劑和復(fù)合高效 保塑劑混合物總量的1/3，均勻攪拌1~2分鐘后，加入1262kg/m 3的粗骨料（Φ 5~Φ 10連續(xù) 粒級(jí)碎石)和拌有高性能減水劑、激發(fā)劑和復(fù)合高效保塑劑混合物總量的1/3,均勻攪拌2~ 4分鐘后，再加入全部膠結(jié)材料(包括膨脹劑）：4881^/111 3的水泥、501^/1113的膨脹劑、57.61^/ m3的納米硅粉、38.4kg/m3的（亞)微硅粉和120kg/m3的粉煤灰，均勻攪拌3~4分鐘后，加入 1.2kg/m 3的AGITAN0P803粉末消泡劑和剩余拌有高性能減水劑和激發(fā)劑的混合物，均勻攪 拌2~3分鐘，休息3分鐘后再攪拌2~3分鐘至均勻，出料，即得C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土拌合 物。
[0106]這種工藝能盡量減少水泥顆粒、外加劑顆粒及超細(xì)活性礦物顆粒在混凝土攪拌時(shí) 到處飛揚(yáng)，并可提高所制備混凝土的強(qiáng)度，且所制備的混凝土不宜出現(xiàn)離析現(xiàn)象，泌水少， 工作性能相對(duì)較好。
[0107] (四）養(yǎng)護(hù)方法
[0108] 該發(fā)明采用加熱養(yǎng)護(hù)中的蒸汽養(yǎng)護(hù)，具體養(yǎng)護(hù)流程如下：
[0109] 靜停(4~6小時(shí))-升溫加熱(升溫速度為每小時(shí)HTC )-恒溫加熱(相對(duì)濕度大于 95%，80°C~90°C，48~72小時(shí))-降溫加熱（降溫速度為每小時(shí)10°C)-標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至28天。
[0110] 該養(yǎng)護(hù)方法可以加速水泥及活性礦物摻合料水化反應(yīng)的進(jìn)程和火山灰效應(yīng)的發(fā) 揮，能改善所制備混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，提高其界面粘結(jié)力和強(qiáng)度。
[0111] (五)力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
[0112] 按照上述配合比所配制的適用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等級(jí)為C220的特高 強(qiáng)高性能混凝土與一般超高強(qiáng)混凝土 (強(qiáng)度等級(jí)為C220的混凝土）的力學(xué)性能對(duì)比試驗(yàn)結(jié) 果如表4所示。
[0113] 表4混凝土力學(xué)性能對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果
[01 ?5]從表4可以看出，按該技術(shù)制備的強(qiáng)度等級(jí)為C220的特尚強(qiáng)尚性能混凝土，實(shí)現(xiàn)了 在能確保其所應(yīng)具備的力學(xué)性能（即C220強(qiáng)度等級(jí)、塑性等）以及具有高耐久性、高可靠性、 高工作性、高體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，顯著地改進(jìn)混凝土與型鋼之間的（自然)粘結(jié) 性能，粘結(jié)強(qiáng)度提高了約1.76倍。使在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中無(wú)需(或僅需按構(gòu)造要求少許 地)在型鋼表面加設(shè)剪切連接件，即可保證型鋼與混凝土的有效協(xié)同工作，從而減少了施工 工序，節(jié)約了鋼材，提高了施工效率，并避免了在型鋼表面大量設(shè)置剪切連接件且易造成混 凝土內(nèi)部先天性微裂縫等缺陷，可帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和施工質(zhì)量改進(jìn)效果，具有較高的 工程應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其特征在于，該混凝土按照 kg/m3的配合比為： 水泥:細(xì)骨料:粗骨料:水:減水劑：消泡劑:硅粉:粉煤灰:激發(fā)劑:膨脹劑:復(fù)合保塑劑 =488:742:1262:97.6:19.7:1.2:96:120:10:50:0.50。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其特 征在于，所述細(xì)骨料采用質(zhì)量比為8:2的比例顆粒圓滑、質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的中偏粗河砂 和質(zhì)地精純、級(jí)配良好的優(yōu)質(zhì)石英砂;其細(xì)度模數(shù)為2.8~3.2之間；以質(zhì)量比計(jì)，其含泥量 和泥塊含量應(yīng)不大于〇. 3% ;以干砂的質(zhì)量比計(jì)，其氯離子含量應(yīng)不大于0.02%，S03含量應(yīng) 不大于0.5 % ;石英砂中二氧化硅含量應(yīng)不小于99 %，三氧化二鐵含量應(yīng)不大于0.005 %， 鉻、鈦金屬雜質(zhì)含量應(yīng)不大于0.01 %。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其特 征在于，所述粗骨料采用質(zhì)量致密堅(jiān)硬、強(qiáng)度高、表面粗糙、粒形為近似球形、針片狀含量 小、級(jí)配良好的以玄武巖、花崗巖為主要成分的人工碎石，按照連續(xù)粒級(jí)碎石Φ5~Φ 10投 料;粗骨料其母體巖石的立方體抗壓強(qiáng)度應(yīng)不低于270MPa，最大粒徑應(yīng)控制在10_;以質(zhì)量 比計(jì)，其S0 3含量應(yīng)不大于0.5 %，含泥量應(yīng)不大于0.2%，泥塊含量應(yīng)不大于0.1 %，針、片狀 顆粒含量應(yīng)不大于0.5 %，且不得混入風(fēng)化顆粒。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其特 征在于，所述減水劑選擇聚羧酸系混凝土高性能減水劑，減水率應(yīng)大于30%，最大飽和摻量 應(yīng)不小于全部膠凝材料總量的2.5%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其特 征在于，所述水泥選擇質(zhì)量穩(wěn)定、性能較好、強(qiáng)度較高的P · 162.5R硅酸鹽水泥； 所述消泡劑選擇AG ITAN0P80 3粉末消泡劑。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其特征在 于，所述娃粉采用質(zhì)量比為3:2的30nm納米娃粉和亞微娃粉，30nm納米娃粉和亞微娃粉的含 水率均應(yīng)不大于1 %，燒失量均應(yīng)不大于3 %，氯離子含量均應(yīng)不大于0.01 %，火山灰活性指 數(shù)均應(yīng)大于95% ;其中，30nm納米硅粉的比表面積應(yīng)不小于40000m2/kg，硅含量應(yīng)不小于 99.9% ;亞微米硅粉的比表面積應(yīng)不小于25000m2/kg，二氧化硅含量應(yīng)不小于95% ; 所述粉煤灰采用優(yōu)質(zhì)I級(jí)特細(xì)粉煤灰，〇. 〇45mm方孔篩篩余應(yīng)不大于10 %，其燒失量應(yīng) 不大于3 %，S03含量應(yīng)不大于2 %，含水量應(yīng)不大于1 %，需水量比應(yīng)不大于95 %，比表面積 應(yīng)大于700m2/kg。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其特征在 于，所述激發(fā)劑為粉煤灰激發(fā)劑FAEA，其按照下述質(zhì)量百分比計(jì)的原料復(fù)合配制而成： 65%~73%的水玻璃;23%~30%的二水石膏；3%~5%的三乙醇胺； 所述水玻璃是利用固體片狀NaOH和市售硅酸鈉水玻璃按比例調(diào)制成模數(shù)為1.0的水玻 璃。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其特征在 于，所述膨脹劑選用硫鋁酸鈣高效膨脹劑，〇.〇8mm方孔篩篩余應(yīng)不大于10%，其比表面積應(yīng) 大于300m 2/kg，水中7天限制膨脹率應(yīng)不小于0.05%，28(1抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于5010^，1%0含量 應(yīng)不大于3 %，堿含量應(yīng)不大于0.5 %。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其特征在 于，所述復(fù)合保塑劑為復(fù)合高效保塑劑，該保塑劑包括下述質(zhì)量比的原料： 混凝土保塑劑5 %~15 % ;羥基羥酸鹽類(lèi)緩凝劑45 %~55 % ;高分子減縮劑35 %~ 40%； 所述羥基羥酸鹽類(lèi)緩凝劑為葡萄糖酸鈉、酒石酸鉀鈉、檸檬酸鈉、水楊酸鈉中的一種； 所述高分子減縮劑為含聚氧化烯鏈的梳形聚合物、含聚醚和脂肪族類(lèi)有機(jī)物的聚合 物、含甲醚基聚合物/甲醚基聚合物的共聚物中的一種； 所述含聚氧化烯鏈的梳形聚合物為JM - SRA系列混凝土減縮劑； 所述含聚醚和脂肪族類(lèi)有機(jī)物的聚合物為JSJ型減縮劑； 所述含甲醚基聚合物/甲醚基聚合物的共聚物為ZZD-A型減縮劑。10. 用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土的制備方法，其特征在于，該方法 采用改進(jìn)的水泥裹砂石法混凝土攪拌工藝，具體工藝步驟如下： 1) 先將減水劑19.7kg/m3、激發(fā)劑10kg/m3和復(fù)合保塑劑0.50kg/m3均勻拌入稱(chēng)量好的水 97.6kg/m 3中，得到混合物； 2) 然后按照重量配比在強(qiáng)制式攪拌機(jī)中加入593.6kg/m3的河砂、148.4kg/m3的石英砂 和步驟1)混合物總量的1/3，均勻攪拌1~2min; 3) 再加入1262kg/m3的Φ 5~Φ 10連續(xù)粒級(jí)碎石粗骨料和步驟1)混合物總量的1/3，均勻 攪拌2~4min; 4) 接著加入全部膠結(jié)材料:488kg/m3的水泥、50kg/m3的膨脹劑、57.6kg/m 3的納米娃粉、 38.4kg/m3的亞微娃粉和120kg/m3的粉煤灰，均勾攪拌3~4min; 5) 最后加入1.2kg/m3的消泡劑和剩余步驟1)混合物，均勻攪拌2~3min，停留3分鐘后再 攪拌2~3min至均勻，出料，即得C220強(qiáng)度等級(jí)的混凝土拌合物。
【文檔編號(hào)】C04B28/04GK105859216SQ201610217376
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】鄭山鎖, 董方園, 鄭捷, 王斌, 王帆, 張藝欣, 侯丕吉, 孫龍飛, 秦卿, 楊威, 左河山, 石磊, 鄭淏, 張曉輝, 周炎
【申請(qǐng)人】西安建筑科技大學(xué)